slide presentasi pengertian magnet

KEMAGNETAN

S NS N

S

U

Source: www.radioelectronicschool.net

SOAL LATIHAN

Apa yang Anda ketahui tentang Magnet dan Medan Magnet? Pengertian Medan Magnet

Medan Magnet Adalah ruang magnet dimana gaya magnet masih bisa kita rasakan.

Magnet dapat menarik benda-benda dari bahan tertentu

Asal-usul Kemagnetan

Kata magnet berasal dari kata magnesia, yang merupakan nama suatu daerah di Asia Kecil, dimana ditemukannya batu besi lebih dari 2000 tahun yang lalu.

Bangsa Cina sudah menggunakan petunjuk arah kompas magnetik dalam pelayaran kira-kira mulai tahun 1200.

Bahan Magnetik dan Non-magnetik

Bahan Magnetik :Bahan yang dapat ditarik dengan kuat oleh magnet dan dapat dimagnetkan.Contoh : besi, baja, nikel, kobalt

Bahan Non-magnetik, terdiri dari : Bahan paramagnetik,

Bahan yang ditarik dengan lemah oleh magnet dan tidak dapat dimagnetkan.

Contoh : alumunium, platina Bahan diamagnetik,

Bahan yang ditolak dengan lemah oleh magnet dan tidak

dapat dimagnetkanContoh : seng, bismuth

Hipotesa Weber

Besi dan baja terdiri dari atom-atom magnet yang disebut magnet elementer.

Besi dan baja yang tidak bersifat magnet susunan magnet elementernya tidak teratur.

Besi dan baja yang bersifat magnet susunan magnet elementernya teratur.

Magnet elementer pada besi mudah diarahkan. Magnet elementer pada baja sukar diarahkan.

Bukan magnet Magnet

Kutub magnet adalah ujung-ujung magnet yang mempunyai gaya tarik atau gaya tolak terbesar.

Setiap magnet selalu mempunyai dua buah kutub, yaitu kutub utara ( N )dan kutub selatan (S).

Magnet Memiliki Dua Kutub

MAGNET DAN KUTUB KUTUB MAGNET

• Kutub magnet: bagian magnet yang paling kuat

pengaruh kemagnetannya• Kutub kutub magnet: utara

dan selatan• Jarum untuk kompas secara bebas mengarah ke

utara dan selatan• Bumi sebagai magnet

dengan kutub kutub magnet sedikit bergeser dari kutub kutub geografi

Sifat-sifat Kutub Magnet

Kutub tidak senama tarik menarik Kutub senama tolak menolak

Kutub magnet adalah ujung-ujung magnet yang mempunyai gaya tarik atau gaya tolak terbesar.

Setiap magnet selalu mempunyai dua buah kutub, yaitu kutub utara ( N )dan kutub selatan (S).

Magnet Memiliki Dua Kutub

Cara Membuat Magnet

1. Dengan gosokan

Dengan menggosokkan magnet secara berulang-

ulang dan teratur pada besi dan baja, maka besi dan

baja akan bersifat magnetik.

Kutub magnet yang dihasilkan di ujung bahan selalu berlawanan dengan

kutub magnet yang menggosoknya.

2. Dengan menggunakan arus listrik (elektromagnetik )

Arah kutub magnet dapat ditentukan dengan kaidah tangan kanan berikut ini :

• Keempat jari = arah arus listrik ( I )

• Ibu jari = arah kutub utara ( N )

Dengan Induksi

Bila besi dan baja didekatkan (tidak menyentuh) pada bahan magnet yang kuat, maka besi dan baja akan menjadi magnet. Terjadinya magnet seperti ini disebut dengan induksi.

Setelah dijauhkan kembali, besi akan mudah kehilangan sifat magnetnya, dan baja tetap mempertahankan sifat magnetnya.

Magnet MenimbulkanMedan Magnetik di Sekitarnya Medan magnetik adalah

ruang di sekitar suatu magnet di mana magnet lain atau benda lain yang mudah dipengaruhi magnet akan mengalami gaya magnetik jika diletakkan dalam ruang tersebut.

Garis-garis gaya magnet atau fluks magnetik adalah garis-garis yang menggambarkan adanya medan magnetik.

MEDAN MAGNET

Hal.: 15

SN

S N

Medan magnet biasanya dinyatakan dengan garis-garis khayal yang disebut garis medan magnet atau garis gaya magnet. Garis-garis ini mempunyai arah yang keluar dari kutub utara magnet dan masuk ke kutub selatan magnet seperti ditunjukkan gambar di bawah ini.

MEDAN MAGNETIK

Hal.: 16

SILAHKAN KLIK SINIS N

Gambar ini menunjukkan bagaimana medan magnet pada magnet batang mempengarui jarum kompas.

MEDAN MAGNETIK

Hal.: 17

a. Garis - garis medan magnet tidak pernah saling berpotongan

(bersilangan).

b. Garis-garis medan magnet selalu keluar dari kutub utara dan

masuk ke kutub selatan serta membentuk kurva tertutup.

c. Jika garis-garis medan magnet pada suatu tempat rapat, maka

medan magnet pada tempat tersebut kuat, sebaliknya jika garis-

garis medan magnet pada suatu tempat renggang, maka medan

magnet pada tempat tersebut lemah.

Ada tiga aturan garis-garis medan magnet, yaitu :

INDUKSI MAGNETIK

Hal.: 18

S

U

S

U

S

U

Hasil percobaan Oersted

Pada dasarnya, sumber magnet tidak hanya berupa magnet permanen, tetapi dapat juga berupa elektromagnet, yaitu magnet yang dihasilkan oleh arus listrik atau muatan-muatan listrik yang bergerak.

HUKUM BIOT-SAVART

Hal.: 19

r

IB o

P 2

P

Keterangan:

B = induksi magnet (T)

mo = permeabilitas ruang hampa

(4p x 107 Wb/Am)

I = arus listrik (A)

r = jari-jari lintasan lingkaran (m)

HUKUM BIOT-SAVART

Hal.: 20

Keterangan:

N = jumlah lilitan

r = jari-jari kawat (m)

Nr

IB oO 2

r

IB oO 2

Induksi magnet di titik O dapat ditentukan dengan persamaan berikut:

Jika terdapat N lilitan kawat melingkar, maka persamaan-nya menjadi.

Or

HUKUM BIOT- SAVART

Hal.: 21

Sementara itu, induksi magnet pada titik S sebagai berikut:

2a2

sin rIB o

S

Keterangan:

a = jarak antara titik p dengan titik s (m)

r = jari-jari kawat ( m )

q = sudut antara SP dengan SO

S

O r

aq

P

MEDAN MAGNET DI SEKITARARUS LISTRIK Percobaan Oersted (1820)

a) Pada saat kawat tidak dialiri arus listrik ( I = 0 ), jarum

kompas tidak menyimpang ).

b) Pada saat kawat dialiri arus listrik ke atas, kutub utara

jarum kompas menyimpang ke kanan.

c) Pada saat kawat dialiri arus listrik ke bawah, kutub utara jarum kompas menyimpang

ke kiri.Kesimpulan :

1. Di sekitar penghantar kawat yang dialiri arus listrik terdapat medan magnet.

2. Arah medan magnet bergantung pada arah arus listrik yang mengalir.

Medan Magnet di Sekitar Penghantar Lurus

Medan magnetik ( simbol B ) di sekitar kawat

penghantar lurus yang dilalui arus listrik

berbentuk lingkaran, dan dapat ditentukan dengan

aturan tangan kanan.

Arah ibu jari = arah arus listrik ( I )

Arah keempat jari = arah medan magnetik ( B )

Medan Magnet pada Kumparan Berarus ( Solenoida )

Garis-garis medan magnetik yang ditunjukkan oleh pola serbuk-serbuk besi

Garis-garis gaya magnetik sebuah kumparan persis sebuah magnet batang

Kutub utara magnet kumparan dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan :

• Keempat jari = arah arus listrik ( I )

• Ibu jari = arah kutub utara ( N )

INDUKSI MAGNET PADA SOLENOIDA

Hal.: 25

Nl

iB o

2

Nl

iB o

Induksi magnet di tengah-tengah solenoid dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Induksi magnet di kedua ujung solenoida sebagai berikut.

Keterangan:

i = arus listrik ( A )

l = panjang solenoida ( m )

N = jumlah lilitan

Source: www.societyofrobots.com

INDUKSI MAGNET PADA TOROIDA

Hal.: 26

r

B

Nr

IB o

2

Induksi magnet pada toroida dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

Keterangan:

r = jari-jari toroida ( m )

l = arus listrik ( A )

N = jumlah lilitanSource: http://rocky.digikey.com

INDUKSI MAGNETIK

Hal.: 27

Contoh

Berapa induksi magnetik pada jarak 5 cm dari pusat sebuah kawat lurus yang berarus 3A?

Penyelesaian

mo = 4 p x 107 Tm/A

I = 3 A

r = 5 cm = 0.05 m

B = …?

T

m

AATm

r

IB o

5

7

102,1

)05,0(2

)3)(104(

2

Jadi, induksi magnetik yang dihasilkan adalah 1,2 x 105 T.

Medan oleh Kawat Lurus Berarus Medan magnetik ( simbol

B ) di sekitar kawat penghantar lurus yang

dilalui arus listrik berbentuk lingkaran, dan dapat ditentukan dengan

aturan tangan kanan.

Arah ibu jari = arah arus listrik ( I )

Arah keempat jari = arah medan magnetik ( B )

6

ARUS LISTRIK MENGHASILKAN KEMAGNETAN

Hans Christian Oersted (1777-

1851) menemukan bahwa ketika

jarum kompas yang diletakkan di

dekat kawat ber-arus listrik

ternyata jarum menyimpang.

Gambar a. Garis-garis medandi sekitar arus listrik.

Gambar b. Kaidah tangankanan untuk menentukan arah

medan magnet.

10

MEDAN MAGNET YANG DISEBABKANOLEH KAWAT BERARUS

o I2 r

B =

rB

Contoh :Berapakah besar medan magnet pada

jarak 10 cm dari kawat lurus yangdialiri arus 25A ? Permeabilitas ruang

hampa μo = 4πx10-7 Tm/A

Hukum Ampere Induksi magnet di tengah-tengah solenoida

Induksi Magnet di ujung solenoida

Induksi magnet di sumbu toroida

L

NiB 0

L

NiB 0

2

1

a

NiB

2

0Keterangan :

a : jari-jari efektif (m)N : Banyak lilitan toroida

GAYA LORENTZ

Hal.: 32

Jika kawat panjang l dialiri arus listrik I berada dalam medan magnet B, maka kawat tersebut akan mengalami gaya Lorentz atau gaya magnet yang arahnya dapat ditentukan dengan aturan tangan kanan.

Gaya Lorentz pada kawat lurus berarus listrik

NS

GAYA LORENTZ

Hal.: 33

Ibu jari menyatakan arah arus listrik, arah jari-jari menyatakan arah induksi magnet dan hadap telapak menyatakan arah gaya Lorentz.

Keterangan:

FL= gaya lorentz (N)

B = induksi magnet (T)

= sudut antara B dan I

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)

sinIBFL

Source :http://ima.dada.net/image/medium/4080766.jpg

Contoh Penerapan Gaya LorentzGaya Lorentz antara Dua Konduktor Lurus Panjang dan Sejajar

i1 i2

a

a

ii

L

F 210

2

atau

a

i

L

F 20

2

Keterangan :a = jarak antara kedua

penghantar (m)

GAYA LORENTZ

Hal.: 35

Gaya Lorentz pada dua kawat sejajar berarus listrik

r

XF1 F2B2

B1

I1 I2

XXF2F1 B1

B2

I2I1

r

r

IIFF O

221

21

Keterangan:

r = jarak kedua kawat (m)

I = arus listrik (A)

l = panjang kawat (m)

GAYA LORENTZ

Hal.: 36

Gaya lorentz pada muatan bergerak

Keterangan:

B = induksi magnet (T)

= sudat antara B dan v

q = muatan listrik (C)

v = kecepatan partikel (m/s)

Jika sebuah muatan listrik bergerak dalam medan magnet, maka muatan tersebut akan mengalami gaya Lorentz yang besarnya dapat ditentukan dengan persamaan sebagai berikut:

sinvqBFL

+

X X X

X X X

X X X

X X X

X X X

v

FL BX X X

X X X

X X X

X X X

X X X

- v

FL

B

Muatan positif Muatan negatif

GAYA LORENTZ

Hal.: 37

Jika arah v sejajar dengan arah induksi magnet B, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah nol, sehingga partikel bergerak lurus, tetapi jika arah v tegak lurus terhadap induksi magnet B maka, maka gaya Lorentz pada partikel bermuatan adalah FL = Bqv dan mengikuti lintasan lingkaran berjari-jari R. Jadi besar gaya Lorentz FL sama dengan gaya sentripetal FS.

R

vmvqB

FF SL

2

B

Bq

Bq

vmR

Sehingga, Keterangan:

R = jari-jari lintasan (m)

m = massa partikel (kg)

ω = kecepatan sudut partikel (rad/s)

GAYA LORENTZ

Hal.: 38

Apabila suatu kawat penghantar berbentuk kumparan dengan luas penampang A dialiri arus listrik dalam medan magnet, maka kumparan tersebut akan mengalami momen gaya Lorentz.

Momen gaya Lorentz

sinABINKeterangan:

= moment gaya (Nm)

I = arus listrik pada kumparan (A)

B = induksi magnet (T)

A = luas kumparan (m2)

= sudut antara B dengan bidang kumparan

Momen Kopel pada Simpal (Loop) Penghantar Berarus dalam Medan Magnetik

r

sinNiBAM Keterangan :

A : Luas Simpal (m2) M = Momen kopel

1. Spektrometer Massa

Spektrometer massa adalah alat yang digunakan untuk menentukan massa atau perbandingan massa terhadap muatan.

p+

E B

B1

2

R

mvqvB

2

2 ;

E

RBB

q

m 21

Jadi

Aplikasi Gaya Lorentz

2. Siklotrom

Siklotron adalah alat untuk mempercepat partikel (proton,detron dll)

Terdiri dari dua ruang semi silinder yang ditempatkan dalam medan magnet

Di antara kedua semisilinder diberi potensial listrik bolak-balik (104 volt)

Ion dalam semisilinder akan mengalami gaya magnet yang menyebabkan bergerak dalam setengah lingkaran lalu dipercepat oleh medan lisrik E, masuk lagi ke dalam medan magnet B dan bergerak milingkar dengan jari-jari lebih besar (karena kecepan lebih besar).

B

E

p+

GAYA LORENTZ

Hal.: 42

Seutas kawat mempunyai panjang 2 meter dialiri arus listrik sebe-sar 50 A. Jika kawat tersebut mengalami gaya magnet sebesar 1,5 N dalam medan magnet yang serba sama dengan B = 0,03 T, maka tentukan sudut antara B dan I?

Contoh

Penyelesaian

FL = 1,5 N

B = 0.03 T

I = 50 A

l = 2 m

a = …? o

L

mATN

IBF

30

)5,0(sin

5,03

5,1sin

sin)2)(50)(03,0(5,1

sin

1

Jadi, sudut antara B dan I adalah 30o.

SIFAT KEMAGNETAN BAHAN

Hal.: 43

Berdasarkan pada bagaimana bahan bereaksi dengan me-dan magnet, maka bahan-bahan magnet dibedakan menjadi bahan diamagnetik, bahan paramagnetik dan bahan ferro magnetik.

Bahan diamagnetik marupakan bahan yang sedikit ditolak oleh medan magnet, contohnya adalah emas, tembaga, dll.

Bahan para magnetik merupakan bahan yang ditarik dengan gaya yang sangat lemah dalam medan magnet, contohnya adalah alumunium, magnesium, dll.

Bahan ferromagnetik merupakan bahan yang ditarik dengan kuat dalam medan magnet.

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Hal.: 44

Fluks magnet

a

N B

A

cosBA

Keterangan:

= fluks magnet (Wb)

B = induksi magnet (T)

A = luas permukaan (m2)

= sudut antara B dengan garis normal bidang

Hal.: 45

tNind

Keterangan:

eind = gaya gerak listrik induksi (volt)

D = perubahan fluks magnet (Wb)

N = jumlah lilitan

Dt = selang waktu (s)

INDUKSI ELEKTROMAGNETIK

Source: www.radioelectronicschool.net

Hukum Faraday-Lenz’s

INDUKSI ELECTROMAGNETIK

Hal.: 46

Sebuah kumparan mempunyai 100 lilitan dan dalam waktu 0,01 s menimbulkan perubahan fluk magnetik sebesar 10-4 Wb, hitung gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumpatan?

Contoh

Penyelesaian

Jadi, gaya gerak listrik induksi pada ujung-ujung kumparan adalah 1 volt.

N = 100

df = 10-4 Wb

dt = 0,01 s

eind = …..?volt

s

Wb

dt

dNind

1

01,0

10100

4

INDUKTANSI

Hal.: 47

t

ILi

Nilai gaya gerak listrik induksi diri yang terjadi pada rang-kaian atau kumparan tergantung pada laju perubahan arus.

Keterangan:

eind = gaya gerak listrik insduksi diri (volt)

DI = perubahan arus listrik (A)

L = induktansi

Dt = selang waktu (s)

INDUKTANSI

Hal.: 48

Sebuah kumparan mempunyai induktansi 5 H dan sebuah resistor yang mempunyai hambatan 20 W. Keduanya dipasang pada sumber tegangan 100 volt. Hitung energi yang tersimpan pada kumparan jika arus mencapai nilaimaksimum?

Contoh

Penyelesaian

Jadi, energi yang tersimpan pada kumparan adalah 63 J

e = 100 volt

R = 20 W

L = 5 H

W = ….?

J

AHILW

sehingga

Avolt

RI

maksimumArus

63

)5)(5(2

1

2

1

520

100

22

Latihan

SOAL LATIHAN

1. Jumlah muatan listrik yang mengalir dalam penghantar setiap sekon disebut …….

D. Tegangan listrik

A. Energi listrik

C. Kuat arus listrik

B. Daya listrik

benar

salah

salah

salah

SOAL

2. Jika tegangan pada ujung-ujung resistor 4 ohm adalah 12 volt, kuat arus melalui resistor adalah ……….

A. 0,33 A

B. 4,0 A

D. 3,0 A

C. 48 A

benar

salah

salah

salah

SOAL

3. Berikut ini yang termasuk bahan isolator

listrik adalah …….

C. emas

B. mika benar

salah

D. Aluminium

A. batang karbon salah

salah

SOAL

4. Perhatikan gambar di samping.

Bila I1 = I3 , maka I4 adalah ……

D. 3 A

A. 11 A

C. 7 A

B. 6.A

benar

salah

salah

salah

5. Perhatikan gambar : Bila R1 = 6 ohm, R2 = R3 = 2 ohm

dan beda potensial 14 volt, maka kuat arusnya (I) ………

C. 6 A

B. 2 A benar

salah

D. 7 A

A. 1 A salah

salah

1.Buku paket fisika depdikbud,

2.Buku fisika ganeca exact, bandung.

3.Buku fisika erlangga, jakarta.

4.Modul PLPG 2013

DAFTAR PUSTAKA

Oleh : La Tahang

Terima Kasih